Bilo je vremena kada je u gradu postojala samo jedna igra feromagnetizma. Želite da znate svoj sever od juga? Podignite kompas. Želite da svoj račun za struju zalepite na frižider? Udarite u sićušnog magnetizovanog Garfilda koji guta lazanje.
Naravno, nauka je morala da dođe i da zakomplikuje stvari pronalaženjem druge klase feromagnetne aktivnosti.
Teoretiziran i eksperimentalno demonstriran 1930-ih, antiferomagnetizam je poput zlog neprijatelja magneta za frižider, koji pokazuje slično stabilno subatomsko poravnanje sa obrtom koji poništava njegovu lepljivost i pretvara Garfilda u najdosadniji uteg papira na svetu.
Kao što je potvrđeno u eksperimentima koje je sproveo tim istraživača iz cele Evrope i Velike Britanije, sada postoji još jedan tip magnetizma koji se nalazi između njih, opisan kao altermagnetizam.
„Altermagnetizam zapravo nije nešto izuzetno komplikovano“, kaže glavni istraživač studije Tomaš Jungvirth, fizičar iz Češke akademije nauka.
„To je nešto potpuno fundamentalno što je decenijama bilo pred našim očima, a da to nismo primetili.
Predviđen pre samo nekoliko godina od strane Jungvirta i nekih njegovih kolega istraživača, altermagnetizam opisuje naizmenične energetske pojaseve feromagnetizma i antiferomagnetizma koji se u celini poništavaju, dok i dalje zadržavaju trajne magnetne karakteristike na malom, lokalnom nivou.
Doduše, ni ‘altermagnet’ neće staviti vaše račune tamo gde nećete zaboraviti, ali možda bismo želeli da ovom novom članu feromagnetne porodice damo šansu – to bi mogla biti samo stvar koja je potrebna budućoj elektronici.
Kritična za svaku od ove tri magnetne manifestacije je karakteristika kvantnih objekata koji se nazivaju spin. Poput rotacije male kuglice, spin opisuje neku vrstu ugaonog momenta, onu koja deluje malom silom poput sitnog magneta. Za razliku od rotacije male lopte, okretanje nikada nije brzo ili sporo. Samo u jednom ili drugom pravcu. Ili da upotrebim odgovarajući žargon, gore ili dole.
Pojedinačni elektroni mogu imati bilo koji od dva smera okretanja, ali u većini materijala asortiman okreta nagore i nadole je pomešan bez stvarnog konsenzusa o potpunom osećaju pravca.
U feromagnetnim materijalima, poput gvožđa, spinovi elektrona mogu biti primorani da se poravnaju pomoću spoljašnjeg polja, ostajući tako čak i kada je spoljašnje polje deaktivirano. Ovo pretvara gazilion sićušnih magnetnih tegljača atomske veličine u nešto dovoljno snažno da pokupi lanac spajalica.
Raznovrsni odnosi između rasporeda spinova i magnetne aktivnosti na makroskopskoj skali su vremenom postajali sve složeniji. Nedavno je uvođenje određene količine elektrona u atomski tanke slojeve naslaganih poluprovodnika stvorilo ‘kinetičku’ verziju feromagnetizma, na primer.
Ipak, do sada se smatralo da su stabilni rasporedi spinova u materijalima ili kolektivno feromagnetni, ili upareni na način da se antiferomagnetski poništavaju.
Smatra se da altermagneti imaju slična uparivanja elektrona kao antiferomagneti koji se povezuju na takav način da čuvaju, a ne negiraju njihove kontrastne magnetne momente.
Da bi pronašli fizičke znake ovog konkretnog aranžmana, Jungvirth i njegov tim su koristili laboratorijsku tehniku da identifikuju cepljenje rendgenskih zraka sa sinhrotrona koji prolazi kroz kristalnu rešetku jedinjenja napravljenog od mangana i telura.
„Zahvaljujući visokoj preciznosti i osetljivosti naših merenja, mogli smo da otkrijemo karakteristično naizmenično cepanje energetskih nivoa koji odgovaraju suprotnim spinskim stanjima i na taj način pokažemo da mangan telurid nije ni konvencionalni antiferomagnet ni konvencionalni feromagnet, već pripada novoj altermagnetnoj grani. magnetnih materijala“, kaže fizičar Juraj Krempaski sa Instituta Paul Scherrer.
Pronalaženje dokaza o ovoj novoj klasi feromagnetnog materijala ne samo da se zasniva na teorijama fizike materijala, već bi moglo doprineti razvoju nove tehnologije elektronike zasnovane ne samo na naelektrisanju čestice, već i na njenom spinu.
